Las pruebas sugieren que es probable que el calentamiento global se detenga una vez que las emisiones de dióxido de carbono alcancen el cero neto.
No se trata de un descubrimiento nuevo - la comunidad científica ha reconocido que las emisiones nulas de CO2 probablemente detendrían el aumento de las temperaturas desde al menos 2008.
Sin embargo, incluso si el mundo tuviera emisiones nulas de CO2, persisten grandes incertidumbres sobre lo que ocurre con otros gases de efecto invernadero.
Además, los efectos de los factores desencadenantes del calentamiento global anteriores podrían seguir produciéndose durante muchos años.
Esta investigación analiza el resultado previsto de distintos escenarios de 'cero neto' y lo que significarían para nuestro planeta.
Los medios de comunicación afirman con frecuencia que el mundo se enfrenta a un “calentamiento comprometido” en el futuro como consecuencia de las emisiones pasadas, lo que significa que las temperaturas más altas están “bloqueadas”, “en camino” o “inevitables”, independientemente de las decisiones que tome hoy la sociedad.
Las mejores pruebas disponibles muestran que, por el contrario, es probable que el calentamiento se detenga más o menos cuando las emisiones de dióxido de carbono (CO2) lleguen a cero, lo que significa que los seres humanos tienen el poder de elegir su futuro climático.
Cuando los científicos han señalado esto recientemente, se ha informado como un nuevo hallazgo científico. Sin embargo, la comunidad científica ha reconocido que las emisiones nulas de CO2 probablemente implicarían temperaturas futuras estables desde al menos 2008. El informe especial de 2018 del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) sobre 1,5 °C también incluyó un enfoque específico en los escenarios de emisiones nulas, con conclusiones similares.
Gran parte de la confusión en torno al calentamiento comprometido se debe a la mezcla de dos conceptos diferentes: un mundo en el que los niveles de CO2 en la atmósfera se mantienen en los niveles actuales, y un mundo en el que las emisiones alcanzan el cero neto y las concentraciones comienzan a disminuir.
Incluso en un mundo con emisiones nulas de CO2, sin embargo, persisten grandes incertidumbres sobre lo que ocurre con los gases de efecto invernadero distintos del CO2 (GEI), como el metano y el óxido nitroso, y con las emisiones de aerosoles de sulfato que enfrían el planeta, así como con los procesos de retroalimentación a largo plazo y la variabilidad natural del sistema climático.
Además, se espera que las temperaturas se mantengan estables en lugar de descender durante algunos siglos después de que las emisiones alcancen cero, lo que significa que el cambio climático que ya se ha producido será difícil de revertir en ausencia de emisiones netas negativas a gran escala.
Concentraciones constantes frente a emisiones nulas
La confusión en torno al impacto de las emisiones nulas es comprensible. Incluso un informe de preguntas frecuentes de la NASA sobre el clima (actualizado por última vez en 2007) sigue afirmando que «incluso si dejáramos de emitir gases de efecto invernadero hoy, el calentamiento global seguiría produciéndose durante al menos varias décadas más, si no siglos». (El Dr Gavin Schmidt indica a Carbon Brief que esta formulación no refleja investigaciones más recientes y que hay una actualización en preparación).
Una causa habitual de confusión es la mezcla de dos escenarios muy distintos: un mundo en el que las concentraciones de CO2 se mantienen en los niveles actuales, y un mundo en el que todas las emisiones se reducen de inmediato a cero (o a cero neto, lo que tendría el mismo efecto; lo que en última instancia importa es el equilibrio entre las fuentes y los sumideros de CO2, aunque hasta qué punto los sumideros son naturales o antropogénicos es una cuestión complicada).
Hasta mediados de la década de 2000, muchos modelos climáticos no podían evaluar el impacto de que las emisiones llegaran a cero. Esto se debía a que no incluían la modelización de los ciclos biogeoquímicos, como el ciclo del carbono – y no podían traducir eficazmente las emisiones de CO2 en concentraciones atmosféricas de CO2.
Por ello, los modelos climáticos tendían a ejecutarse con escenarios de concentración de CO2 en la atmósfera, en lugar de emisiones, y a menudo analizaban qué ocurriría si los niveles atmosféricos de CO2 se mantuvieran fijos en los niveles actuales en el futuro.
Estos escenarios de “concentración constante” mostraron que había un calentamiento adicional “en camino” a medida que los océanos se calentaban lentamente hasta alcanzar la misma temperatura que la atmósfera y devolvían la Tierra al equilibrio radiativo. Es decir, cuando la cantidad de energía que la Tierra absorbe del sol es igual a la que se reirradia hacia el espacio.
Los modelos tendían a sugerir 0,4 °C a 0,5 °C aproximadamente de calentamiento adicional en los próximos siglos, si las concentraciones se mantuvieran en el mismo nivel.
Sin embargo, un mundo con concentraciones constantes no es un mundo de emisiones nulas. Mantener las concentraciones constantes requeriría algunas emisiones continuas para compensar el CO2 absorbido por la tierra y los océanos. Esto equivaldría a alrededor del 30 % de las emisiones mundiales actuales, aunque la cantidad necesaria disminuiría con el tiempo.
Si, por el contrario, las emisiones se reducen a cero, las concentraciones atmosféricas de CO2 disminuirían rápidamente, hasta estabilizarse finalmente en un nivel más bajo.
La figura siguiente, adaptada de un artículo de 2010 publicado en Nature Geosciences por el profesor H Damon Matthews y el profesor Andrew Weaver, compara las proyecciones de cambios de temperatura hasta 2200 en escenarios con concentraciones constantes (línea roja) y con emisiones nulas (línea azul).
Matthews y Weaver concluyeron que, en un escenario de concentración constante, el mundo seguiría calentándose unos 0,3 °C hasta 2200, con algo de calentamiento adicional en los siglos venideros, a medida que los océanos profundos siguieran calentándose lentamente.
Dado que el mundo ya se ha calentado unos 1,3 °C, esto significa que se superaría el límite de 1,5 °C si las concentraciones actuales de CO2 se mantienen estables debido a algunas emisiones continuas.
En cambio, sugirieron que las temperaturas se estabilizarían en un mundo de emisiones netas cero, manteniéndose aproximadamente en el nivel que tenían cuando cesaron las emisiones.
Calentamiento de los océanos y disminución del CO2 atmosférico
La conclusión de que las temperaturas se estabilizarían después de que las emisiones alcancen cero es el resultado de dos factores diferentes que actúan en direcciones opuestas.
La Tierra se encuentra actualmente fuera de equilibrio térmico, lo que significa que los gases de efecto invernadero de la atmósfera atrapan más energía procedente del sol de la que escapa hacia el espacio. Más del 90 % de este calor adicional se destina a calentar los océanos. Sin embargo, a medida que los océanos sigan calentándose, absorberán menos calor de la atmósfera y las temperaturas medias globales en superficie seguirán aumentando.
Al mismo tiempo, la tierra y el océano absorben aproximadamente la mitad del CO2 que los seres humanos emiten cada año. Si las emisiones llegan a cero, estos “sumideros de carbono” seguirán absorbiendo parte del CO2 adicional que se emitió en el pasado: al principio con rapidez y después más lentamente, a medida que se aproximan a un nuevo equilibrio. Esto reduce los niveles de CO2 en la atmósfera y, por tanto, el calentamiento que provoca.
Por casualidad, estos dos factores se compensan mutuamente. El calentamiento superficial adicional derivado de la continuación del calentamiento de los océanos se ve compensado por el enfriamiento que provoca la disminución del CO2 atmosférico.
También se espera que ambos factores sigan patrones temporales similares, siendo mayores en los primeros años posteriores a las emisiones netas cero y disminuyendo gradualmente con el tiempo.
A muy largo plazo, a lo largo de muchos cientos o miles de años, los sumideros de carbono acabarían predominando y las temperaturas globales terminarían descendiendo, siempre que las emisiones antropogénicas de CO2 se mantuvieran en cero neto. La vida útil del CO2 en la atmósfera está determinada por la rapidez con la que los sumideros lo absorben; aunque alrededor de la mitad de nuestras emisiones se absorbe con relativa rapidez, una parte de las emisiones de CO2 acumuladas en la atmósfera seguirá presente durante decenas de miles de años.
Los nuevos resultados publicados en el último año ofrecen pruebas mucho más sólidas del efecto de las emisiones netas cero de CO2 sobre las temperaturas. Estos resultados proceden de un conjunto de modelos climáticos modernos que incluyen la dinámica del ciclo del carbono, denominados modelos del sistema terrestre (ESM).
El Proyecto de comparación de modelos de compromiso de emisiones nulas (ZECMIP) utilizó 18 ESM diferentes para simular lo que ocurriría en un mundo en el que las emisiones mundiales cesaran de forma inmediata, un experimento útil, aunque poco probable en el mundo real. También examinó un caso en el que las emisiones disminuían gradualmente hasta alcanzar el cero neto y obtuvo resultados similares a los de un corte abrupto una vez alcanzado el cero neto.
(ZECMIP es uno de los proyectos de comparación de modelos llevados a cabo bajo los auspicios de CMIP6, la nueva generación de modelos climáticos desarrollada en los años previos al sexto informe de evaluación del IPCC, cuya publicación está prevista para 2021-22).
La figura siguiente muestra los resultados de este experimento 50 años después de que cesen las emisiones. El panel superior muestra el cambio en el flujo de energía (la cantidad de energía que se acumula en la superficie de la Tierra) procedente de distintas fuentes. El panel inferior muestra el cambio medio de la temperatura superficial tras 50 años de emisiones nulas.
Las barras rojas representan el calentamiento derivado de la menor absorción de calor por parte de los océanos a medida que estos se calientan, mientras que las barras azules y amarillas representan el enfriamiento causado por la absorción de CO2 por los océanos y la tierra, respectivamente. Cabe señalar que el forzamiento neto del panel superior no siempre coincidirá con el impacto de temperatura proyectado, ya que la variabilidad natural y otros factores también pueden afectar a los cambios de la temperatura superficial en los ESM.
El cambio de temperatura futuro proyectado 50 años después de alcanzarse las emisiones nulas varía entre un enfriamiento de 0,3 °C y un calentamiento de 0,3 °C, con una media de alrededor de 0,1 °C de enfriamiento en el conjunto de modelos que participan en los experimentos ZECMIP. Diez de los modelos muestran cambios previstos de la temperatura superficial cercanos a cero, mientras que tres modelos muestran un enfriamiento notable y dos un calentamiento notable.
Los distintos significados de las emisiones netas cero
Si bien gran parte de los esfuerzos de mitigación del cambio climático se centra en el CO2, las emisiones humanas de otros GEI y aerosoles también tienen un gran impacto en las temperaturas superficiales globales. Y mientras que las temperaturas globales se estabilizarán una vez que las emisiones de CO2 caigan a cero, no ocurre lo mismo con las emisiones nulas de GEI o de aerosoles.
El informe especial del IPCC sobre 1,5 °C (SR15) utilizó un ESM simplificado para evaluar la probable evolución de las temperaturas superficiales según distintas posibles definiciones de emisiones nulas. Los resultados de estos diferentes escenarios se muestran en la figura siguiente.
El informe analizó el caso examinado anteriormente, es decir, las emisiones nulas de CO2, representado por la línea azul. Pero también estudió las emisiones nulas de CO2 y aerosoles (rojo), las emisiones nulas de GEI (amarillo) y las emisiones nulas de GEI y aerosoles (morado).
Las emisiones humanas de aerosoles (diminutas partículas de azufre o nitrógeno suspendidas en la atmósfera que reflejan la luz solar entrante hacia el espacio) tienen un fuerte efecto de enfriamiento sobre el planeta, aunque existen grandes incertidumbres sobre la magnitud exacta de este efecto. Los aerosoles también tienen una vida atmosférica relativamente corta y, si cesan las emisiones, los aerosoles presentes en la atmósfera desaparecerán rápidamente.
Por consiguiente, el mundo se calentaría unos 0,4 °C más si las emisiones de CO2 y de aerosoles se redujeran a cero, en comparación con las emisiones nulas de CO2 únicamente. En este escenario (línea roja), es probable que el mundo supere el objetivo de 1,5 °C, alcanzando alrededor de 1,75 °C en 2100.
Otros GEI también son impulsores importantes del calentamiento global. Las emisiones de metano de origen humano en particular, representan alrededor de una cuarta parte del calentamiento histórico que ha experimentado el mundo.
A diferencia del CO2, el metano tiene una vida atmosférica corta, de modo que las emisiones liberadas hoy desaparecerán en su mayor parte de la atmósfera tras 12 años. Esta es la principal razón por la que el mundo se enfriaría notablemente hacia 2100 si todas las emisiones de GEI llegaran a cero. Esto supondría un enfriamiento de alrededor de 0,5 °C en comparación con un escenario en el que solo el CO2 llegara a cero.
Por último, si todas las emisiones humanas que afectan al cambio climático llegaran a cero, incluidos los GEI y los aerosoles, los resultados del IPCC sugieren que se produciría un breve repunte del calentamiento durante 20 años, seguido de un descenso a más largo plazo. Esto refleja los efectos opuestos del calentamiento a medida que los aerosoles desaparecen de la atmósfera frente al enfriamiento derivado de la disminución de los niveles de metano.
En definitiva, el enfriamiento derivado de detener las emisiones de GEI distintos del CO2 compensa con creces el calentamiento derivado de detener las emisiones de aerosoles, lo que conduce a un enfriamiento de alrededor de 0,2 °C en 2100.
Estas son, por supuesto, simplemente las mejores estimaciones. Como se ha comentado anteriormente, incluso con emisiones nulas solo de CO2, los modelos proyectan desde un enfriamiento de 0,3 °C hasta un calentamiento de 0,3 °C, y las grandes incertidumbres sobre los efectos de los aerosoles implican que reducir a cero todos los GEI y aerosoles podría dar lugar a un enfriamiento o calentamiento adicional de entre 0,25 °C.
Combinar todas estas incertidumbres sugiere que la mejor estimación de los efectos de las emisiones nulas de CO2 es de alrededor de 0 °C ± 0,3 °C para el siglo posterior a que las emisiones lleguen a cero, mientras que los efectos de las emisiones nulas de GEI y aerosoles serían de alrededor de -0,2 °C ± 0,5 °C.
También existe la posibilidad de que la variabilidad natural desempeñe un papel en el calentamiento futuro, incluso en un futuro de emisiones nulas. Un artículo reciente de el profesor Chen Zhou y sus colegas sugiere que los ciclos naturales del Pacífico oriental han enmascarado parte del calentamiento que, de otro modo, se habría producido por las emisiones históricas.
Zhou y sus colegas sugieren que podría producirse un calentamiento adicional de entre 0,2 y 0,5 °C, incluso en un mundo de emisiones nulas, una vez que se inviertan los patrones históricos de temperaturas frías en esta parte del océano, aunque es probable que solo una parte de este calentamiento se produzca antes de 2100.
Algunos otros investigadores se han mostrado escépticos respecto de estas conclusiones, al considerar que no está claro si, ni cuándo, estos patrones históricos del océano Pacífico podrían cambiar.
Los estudios presentados en este artículo analizan únicamente los efectos de los escenarios de emisiones nulas en la actualidad. Sin embargo, si las emisiones nulas se produjeran más adelante en el siglo, existe la posibilidad de que se fijen más procesos de retroalimentación del ciclo del carbono –como el deshielo del permafrost– que con los niveles actuales de temperatura global.
Un mundo que se ha calentado 2 °C o 3 °C por encima de los niveles preindustriales podría fijar más calentamiento futuro comprometido que el mundo actual, y es necesario seguir investigando para explorar estos efectos.
Por último, aunque las mejores estimaciones actuales sugieren que las temperaturas se estabilizarán en un mundo de emisiones nulas, esto no significa que todos los impactos climáticos dejarán de agravarse.
El deshielo de los glaciares y las capas de hielo y el aumento del nivel del mar se producen todos de forma lenta y se retrasan con respecto al calentamiento de la temperatura superficial. Un mundo de emisiones nulas seguiría provocando una subida del nivel del mar durante muchos siglos, con algunas estimaciones que sugieren que al menos 80 cm de subida adicional del nivel del mar están “bloqueados”.
Para detener estos impactos puede ser necesario, en última instancia, reducir las temperaturas globales mediante emisiones globales netas negativas, y no solo impedir que la temperatura siga aumentando al alcanzar el cero neto.
